MONTAJE DE SELLO DE VASTAGO DE VÁLVULA
Campo Técnico La presente invención se refiere a un montaje de sello de vástago de válvula, y en particular, a un montaje de sello de vástago de válvula con un elemento de sellado para sellar la cámara de guía de válvula.
Antecedentes de la Invención Aquellos expertos en la técnica apreciarán la manera en la cual se emplean las válvulas de admisión y de escape en los cabezales de los cilindros de las máquinas de combustión interna. En las máquinas convencionales de combustión interna de válvulas elevadas, un par de válvulas se mueven en vaivén en alternación en el tiempo para proporcionar comunicación intermitente entre los colectores de admisión y escape y una cámara de combustión. Como es bien conocido, el orificio de admisión de una cámara de combustión se abre y se cierra por el movimiento de vaivén de al menos una válvula de admisión. La válvula de admisión permite que el combustible mezclado con aire fluya hacia la cámara de combustión. Además, una máquina de combustión interna tiene al menos una válvula de escape y un orificio de escape asociado para liberar hacia la atmósfera los gases gastados de la combustión. Se proporciona lubricación a las porciones superiores de las válvulas. Debido a que las temperaturas en la cámara de combustión pueden alcanzar o exceder 1000 grados centígrados, cualquier aceite lubricante expuesto a estas temperaturas se evaporará o se quemará dejando detrás depósitos que pueden interferir con el sellado apropiado de las válvulas y provocar un rápido deterioro. También, el aceite quemado o no quemado en exceso en la corriente de escape puede empeorar las emisiones de escape de la máquina. Se usan montajes de sellos de vástago de válvula para sellar la fuga de aceite entre cada guía de válvula y su vástago de válvula asociado . Por lo tanto, es necesario proporcionar sellos alrededor de la región superior de los vástagos de válvula y a lo largo de la guía de válvula hacia abajo de los colectores y la cámara de combustión. Un sello típico de vástago de válvula toma la forma de un cilindro parcialmente cerrado en un extremo por el sello de válvula. La región cilindrica se asienta alrededor de la guía de válvula para mantener estacionario el sello de válvula. Una región superior del vástago de válvula está circundada por el sello de válvula cuando el vástago de válvula se inserta completamente en el montaje de sello de válvula. Los montajes convencionales de sello de válvula comprenden dos partes principales; 1) un sello de "aceite elastomérico colocado en un extremo para controlar la fuga de aceite entre el vástago de válvula y la guía, y 2) una parte cilindrica estructural llamada un retenedor que se monta ya sea en la parte superior de o alrededor de la guía de válvula. El montaje de sello se asegura con fricción a la guía de válvula. Las restricciones en la geometría de las máquinas no permiten algunas veces suficiente espacio libre axial (vertical) para diseñar de manera apropiada un montaje de sello de vástago de válvula de sellado superior que permita un suficiente espacio libre radial (horizontal) para diseñar un montaje de sello de vástago de válvula que sella apropiadamente alrededor de la guía.
Breve Descripción de la Invención Los inventores de la presente invención han reconocido estos y otros problemas asociados con los montajes de sello de vástago de válvula. Para este fin, el inventor ha desarrollado un montaje de sello de vástago de válvula para sellar un vástago de válvula y una guía de válvula que tenga un bisel. El montaje de sello de vástago de válvula comprende un retenedor que incluye un peldaño, y un elemento de sellado colocado dentro del retenedor y que tiene una primera porción con un primer labio de sellado para sellar un vástago de válvula, y una segunda porción con un segundo labio de sellado para sellar un bisel de una guía de válvula, en donde el peldaño ejerce una fuerza de compresión, S, contra el segundo labio de sellado, sellando de este modo el segundo labio de sellado contra el bisel de la guía de válvula .
Breve Descripción de las Figuras Ahora la presente invención se describirá, a manera de ejemplo, con referencia a las figuras anexas, en las cuales: La Figura 1 es una vista en sección transversal de un montaje de sello de vástago de válvula con un sello de vástago de válvula, elastomérico construido de acuerdo con una modalidad de la invención. La Figura 2 es una vista en sección transversal del montaje de sello de vástago de válvula de la Figura 1 ilustrado sobre una guía de válvula de una máquina de combustión interna, en donde el sello elastomérico de vástago de válvula con el elemento de sellado de la invención se muestra acoplando el bisel de la guía de válvula. La Figura 3 es una vista agrandada de la Figura 2 que muestra el sello elastomérico de vástago de válvula contra el elemento de sellado de la invención acoplando el bisel de las guías de válvula.
Descripción de la Modalidad Preferida Con referencia inicialmente a la Figura 1, un montaje 10 de sello de vástago de válvula que incorpora un elemento elastomérico de sello de válvula o sello 12. de vástago de válvula fijado o montado de otra manera a un retenedor cilindrico 19. El elemento 12 de sellado se puede fijar al retenedor 19, por ejemplo, una pared terminal 13 del retenedor 19 por unión, o similar. Aunque la invención contempla que el retenedor 19 se forma de metal, otros materiales pueden ser adecuados dependiendo de la dureza del ambiente particular. Por ejemplo, algunos nylon rellenos de vidrio u otros plásticos pueden ser adecuados para algunos ambientes dé máquinas, en donde en estos casos el retenedor se puede formar de manera adecuada de materiales plásticos. El elemento 12 de sellado tiene un cuerpo en general cilindrico que incluye superficies 15 y 17 interior y exterior, respectivamente. El elemento 12 de sellado se soporta en la pared terminal 13 por medio de una ranura exterior 21 formada en la superficie exterior 17 del elemento 12 de sellado. La superficie interior 15 de la porción superior del elemento 12 de sellado contiene un labio 14 de sellado de aceite adaptado para el contacto con la superficie cilindrica de un vástago 34 de válvula. La porción superior del elemento 12 de sellado también puede incluir un segundo labio 18 de sellado de aceite separado longitudinalmente del labio 14 adaptado por el contacto con el vástago 34 de válvula y colocado de manera próxima a la entrecara entre el vástago 34 de válvula y una guía -30 de válvula. Aquellos expertos en la técnica apreciarán que el segundo labio 18 de sellado de aceite no se requiere en todas las aplicaciones. Sin embargo si está presente, o no, aquellos expertos en la técnica apreciarán que el labio 14 (y el segundo labio 18 de sellado de aceite) se hacen de un tamaño para asegurar la lubricación apropiada y la evasión consecuente del daño prematuro al labio 14 (y segundo labio 18 de sellado de aceite) debido a la fricción, así como cualquier erosión por fricción del vástago 34 de válvula. Con referencia ahora también a la Figura 2, que el montaje 10 de sello de vástago de válvula descrito se muestra en detalle en una máquina. Como se representa, el montaje de sello se instala sobre, y de esta manera se asegura por fricción a, una guía 30 de válvula anular por una o más almohadillas 23 de instalación del retenedor 19 que acopla por fricción la guía 30 de válvula. Será evidente que el montaje 10 de vástago de válvula se instala realmente sobre aquella porción de la guía 30 de válvula que sobresale por arriba de la cubierta 26 del cabezal 24 de cilindro. El vástago 34 de una válvula 28 se diseña para moverse en vaivén dentro de una abertura 31 que se extiende a través del interior de la guía 30 de válvula.
La operación del montaje 10 de sello de vástago de válvula y la válvula asociada 28 ahora se pueden describir como sigue. Durante la operación de una máquina (no mostrada) , el proceso de combustión se presenta de una manera cíclica rá ida. El cabezal 32 de válvula se diseña para abrir y cerrar un orificio 38 de válvula de admisión (o de escape) a una velocidad de varias veces por segundo. Una leva en un árbol de levas (ninguno mostrado) empuja un extremo libre 36 accionado por leva del vástago 34 de válvula hacia debajo de una manera reciproca o cíclica contra la fuerza constante de un muelle 40 de retorno de válvula colocado alrededor de un regenerador 19. De acuerdo con la Figura 2, se apreciará que el muelle 40 de retorno se soporta contra la superficie superior de una pestaña 20 opcional del fondo. Al grado en que se presenta el proceso de combustión dentro del cabezal 24 de cilindros, por ejemplo, bajo la cubierta 26 del cabezal de cilindros, el cabezal 32 de válvula se coloca más cerca al proceso de combustión. Un ambiente aceitoso existe por arriba de la cubierta 26 de cabezal de cilindros, o uno sometido a "aceite de salpicadura y aspersión", como se describe en la técnica. Como resultado, se necesita un montaje 10 de sello de vástago de válvula para asegurar que el aceite no migre al área bajo el cabezal 32 de válvula y hacia la cámara de combustión (no mostrada) . Una ruta de migración a lo largo de la cual puede viajar el aceite hacia la cámara de combustión se extiende entre el vástago 34 de válvula y el elemento 12 elastomérico de sellado. Como se señala anteriormente, el labio 14 anular de sellado de vástago de válvula es la compuerta principal para obstaculizar el viaje del aceite a lo largo de esta ruta de migración. Un muelle de banda elástica o anillo 16 de alambre se coloca en la ranura exterior 21 del elemento 12 de sellado, tensando circunferencialmente el labio 14 contra el vástago 34 para compensar el desgaste del labio 14 durante la vida útil del montaje 10. de sello. Además, el labio 18 de sellado se puede incluir para prevenir la migración del flujo de aceité más allá de la superficie superior 33 de la guía 30 de válvula, y hacia abajo a lo largo de una ruta entre el vástago 34 de válvula y el montaje 10 de sello de vástago de válvula. Un aspecto de la invención es que la porción del fondo del elemento 12 de sellado incluye un tercer labio 37 de sellado adaptado para el contacto con un bisel 39 de la guía 30 de válvula que impide la migración del flujo de aceite más allá de la superficie superior 33 de la guía 30 de válvula. Como se ve mejor en la Figura 3, un peldaño 43 del retenedor 19 se soporta contra una porción superior 41 del labio 37 de sellado y ejerce una fuerza compresiva, F, en el labio 37 de sellado. De manera preferente, la fuerza compresiva, F, es sustancialmente perpendicular a la superficie del bisel 39. Opcionalmente , la porción superior 41 del labio 27 de sellado se puede fijar, doblar o similar al peldaño 43 del retenedor 19. Al utilizar la fuerza compresiva, F, ejercida por el peldaño 43 contra el labio 37 de sellado, el labio 37 de sellado proporciona un sello efectivo contra el bisel 39 de la guía 30 de válvula. Además, la fuerza de fricción ejercida por la almohadilla 23 de instalación del retenedor 19 contra la guía 30 de válvula resiste el movimiento vertical del montaje 10 de sello de vástago de válvula, manteniendo de este modo el sello efectivo proporcionado por el labio 37 de sellado contra el bisel 39 de la guía 30 de válvula. Diferente de los montajes convencionales de sello de vástago de válvula que sellan contra la superficie cilindrica vertical de la guía de válvula o sellan contra la superficie superior, horizontal de la guía de válvula, la presente invención proporciona un sello inferior diseñado específicamente para sellar contra el bisel de la guía de válvula. Como resultado, se puede usar el montaje 10 de sello de vástago de válvula donde las consideraciones de geometría impiden el uso de montajes de sellos tanto verticales como horizontales de vástago de válvula. Se debe entender que lo mencionado anteriormente y otras varias alternativas a la modalidad de la invención descritas anteriormente se puede emplear en la práctica de la invención. Se propone que las siguientes reivindicaciones definan el alcance de la invención que el método y el aparato dentro del alcance de estas reivindicaciones y sus equivalentes se cubran de este modo.